(57)【要約】【課題】基板の化学的変化を低減することができるスピン乾燥部を備える基板処理装置を提供する。【解決手段】上部から第１の気体（例えばクリーンエアー）が導入されるスピン乾燥部４を備え、スピン乾燥部４が、基板７を保持する回転台９と、回転台９によって保持された基板９の中央及びその周辺部に第２の気体（例えば窒素ガス）を吹き付けるガス噴射部６と、回転台９を垂直軸周りに回転させる回転駆動部（例えばスピンドルモータ１０）と、前記回転駆動部の回転軸に取り付けられる同軸ファン１４とを有し、同軸ファン１４が回転すると、垂直方向下方に向かう気流が形成される基板処理装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部から第１の気体が導入されるスピン乾燥部を備え、
前記スピン乾燥部が、
基板を保持する回転台と、
前記回転台によって保持された前記基板の中央及びその周辺部に第２の気体を吹き付けるガス噴射部と、
前記回転台を垂直軸周りに回転させる回転駆動部と、
前記回転駆動部の回転軸に取り付けられる同軸ファンとを有し、
前記同軸ファンが回転すると、垂直方向下方に向かう気流が形成されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第１の気体がクリーンエアーであり、
前記第２の気体が窒素ガスであり、
前記基板が基板ホルダにセットされ、前記基板ホルダごと前記回転台に保持されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
ウェットエッチング処理部と、
少なくとも１つの洗浄部と、
前記スピン乾燥部、前記ウェットエッチング処理部、及び前記洗浄部それぞれに予め決められた順序で前記基板を搬送する搬送機構とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記スピン乾燥部が、密閉空間を形成する密閉部材を有し、
前記密閉空間内に前記回転駆動部が配設され、
前記回転駆動部の回転軸の上方部分が前記密閉空間から突出しており、前記回転駆動部の回転軸の上方先端が前記回転台の下面中央に接続されており、
前記密閉部材が、前記基板のラジアル方向内側からラジアル方向外側に向かって垂直方向上方から垂直方向下方に傾斜する斜面部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
スピン乾燥工程を備える基板処理方法であって、
前記スピン乾燥工程が、スピン乾燥部にて実施され、
前記スピン乾燥部の上部から第１の気体が導入されるステップと、
基板の中央及びその周辺部に第２の気体を吹き付けるステップと、
回転駆動部により前記基板を垂直軸周りに回転させるステップと、
前記回転駆動部の回転軸に取り付けられる同軸ファンの回転により、垂直方向下方に向かう気流を形成するステップとを有することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に基板を高速回転させることにより基板を乾燥させるスピン乾燥部を備える基板処理装置及び基板を高速回転させることにより基板を乾燥させるスピン乾燥工程を備える基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造における各種処理工程の一つに、半導体ウェハ等の基板にウェットエッチングを施すウェットエッチング工程がある。ウェットエッチング工程の後には、通常、エッチングの進行を停止するために、基板を洗浄する洗浄工程及び基板を乾燥させる乾燥工程が実施される。
【０００３】
乾燥方法にはスピン乾燥、真空乾燥、加熱乾燥などがあるが、設備の低コスト化および処理時間の短縮化を図る観点から、上記の乾燥工程では、基板を高速回転させることにより基板を乾燥させるスピン乾燥が一般的に採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７０８０７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３８０２号公報（段落０００７）
【特許文献３】特開２００６−４９５５号公報（段落０００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スピン乾燥においては、基板のスピン乾燥中に基板から飛散した液滴が基板処理装置の内壁などに衝突してミスト状になり、基板表面に再付着して基板の化学的変化が進行してしまうという問題があった（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。
【０００６】
本発明は、上記の状況に鑑み、基板の化学的変化を低減することができるスピン乾燥部を備える基板処理装置及び基板の化学的変化を低減することができるスピン乾燥工程を備える基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係る基板処理装置は、上部から第１の気体が導入されるスピン乾燥部を備え、前記スピン乾燥部が、基板を保持する回転台と、前記回転台によって保持された前記基板の中央及びその周辺部に第２の気体を吹き付けるガス噴射部と、前記回転台を垂直軸周りに回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部の回転軸に取り付けられる同軸ファンとを有し、前記同軸ファンが回転すると、垂直方向下方に向かう気流が形成される構成としている。なお、前記第１の気体と前記第２の気体とは、同種の気体であってもよく、互いに異なる種類の気体であってもよい。
【０００８】
このような構成によると、スピン乾燥部において、上部から第１の気体が導入されるので、汚染雰囲気がスピン乾燥部に混入することを抑制することができる。また、このような構成によると、ガス噴射部が、基板の中央及びその周辺部に第２の気体を吹き付け、基板の中央及びその周辺部に付着している液体を基板のラジアル方向外側に押し出すようにしている。これにより、基板の中央及びその周辺部も十分に乾燥させることができる。また、このような構成によると、同軸ファンが垂直方向下方に向かう気流を形成するので、基板のスピン乾燥中に基板から飛散した液滴がスピン乾燥部の側壁に衝突してミスト状になることを低減し、また、ミスト状になった液滴が垂直方向下方に向かう気流にのるため、スピン乾燥部の雰囲気の清浄度が向上し、基板表面に再付着し難くなる。したがって、スピン乾燥部でのスピン乾燥工程における基板の化学的変化を低減することができる。
【０００９】
また、上記構成の基板処理装置において、前記第１の気体をクリーンエアーとし、前記第２の気体を窒素ガスとし、前記基板が基板ホルダにセットされ、前記基板ホルダごと前記回転台に保持されるようにすることが望ましい。
【００１０】
このような構成によると、クリーンルーム内の空調気流（ダウンフロー）を利用したクリーンエアーと安価な不活性ガスである窒素ガスとを用いるので、気体供給のランニングコストを低く抑えることができ、さらに、基板の中央及びその周辺部に吹き付けるガスを不活性ガスにしているので基板表面の酸化を抑制することができる。また、このような構成によると、回転台への基板の装脱着が容易になる。
【００１１】
また、上記いずれかの構成の基板処理装置において、ウェットエッチング処理部と、少なくとも１つの洗浄部と、前記スピン乾燥部、前記ウェットエッチング処理部、及び前記洗浄部それぞれに予め決められた順序で前記基板を搬送する搬送機構とを備えることが望ましい。
【００１２】
これにより、１台の基板処理装置でウェットエッチング工程、洗浄工程、スピン乾燥工程が行え、各工程を別々の装置で行う場合に比べて処理時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
また、上記いずれかの構成の基板処理装置において、前記スピン乾燥部が、密閉空間を形成する密閉部材を有し、前記密閉空間内に前記回転駆動部が配設され、前記回転駆動部の回転軸の上方部分が前記密閉空間から突出しており、前記回転駆動部の回転軸の上方先端が前記回転台の下面中央に接続されており、前記密閉部材が、前記基板のラジアル方向内側からラジアル方向外側に向かって垂直方向上方から垂直方向下方に傾斜する斜面部を有していることが望ましい。
【００１４】
このような構成によると、垂直方向下方に向かう気流にのって密閉部材に到達した液滴やミスト状になった液滴が、斜面部をつたい、当該斜面部の端部からスピン乾燥部の下方に滴下するので、密閉部材に到達した液滴やミスト状になった液滴の排出がスムーズになり、スピン乾燥部の雰囲気の清浄度がより一層向上する。
【００１５】
また、上記目的を達成するために本発明に係る基板処理方法は、スピン乾燥工程を備える基板処理方法であって、前記スピン乾燥工程が、スピン乾燥部にて実施され、前記スピン乾燥部の上部から第１の気体が導入されるステップと、基板の中央及びその周辺部に第２の気体を吹き付けるステップと、回転駆動部により前記基板を垂直軸周りに回転させるステップと、前記回転駆動部の回転軸に取り付けられる同軸ファンの回転により、垂直方向下方に向かう気流を形成するステップとを有している。なお、前記第１の気体と前記第２の気体とは、同種の気体であってもよく、互いに異なる種類の気体であってもよい。
【００１６】
このような基板処理方法によると、スピン乾燥部において、上部から第１の気体が導入されるので、汚染雰囲気がスピン乾燥部に混入することを抑制することができる。また、このような基板処理方法によると、スピン乾燥工程において、基板の中央及びその周辺部に第２の気体が吹き付けられ、基板の中央及びその周辺部に付着している液体が基板のラジアル方向外側に押し出される。これにより、基板の中央及びその周辺部も十分に乾燥させることができる。また、このような基板処理方法によると、同軸ファンの回転により垂直方向下方に向かう気流が形成されるので、基板のスピン乾燥中に基板から飛散した液滴がスピン乾燥部の側壁に衝突してミスト状になることを低減し、また、ミスト状になった液滴が垂直方向下方に向かう気流にのるため、スピン乾燥部の雰囲気の清浄度が向上し、基板表面に再付着し難くなる。したがって、スピン乾燥工程における基板の化学的変化を低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、スピン乾燥部において、上部から第１の気体が導入されるので、汚染雰囲気がスピン乾燥部に混入することを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明によると、基板の中央及びその周辺部に第２の気体が吹き付けられ、基板の中央及びその周辺部に付着している液体が基板のラジアル方向外側に押し出されるようにしている。これにより、基板の中央及びその周辺部も十分に乾燥させることができる。
【００１９】
また、本発明によると、同軸ファンの回転により垂直方向下方に向かう気流が形成されるので、基板のスピン乾燥中に基板から飛散した液滴がスピン乾燥部の側壁に衝突してミスト状になることを低減し、また、ミスト状になった液滴が垂直方向下方に向かう気流にのるため、スピン乾燥部の雰囲気の清浄度が向上し、基板表面に再付着し難くなる。したがって、スピン乾燥部でのスピン乾燥工程における基板の化学的変化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】は、本発明に係る基板処理装置の概略構成例を示す平面配置図である。
【図２】は、図１に示す基板処理装置が備えるスピン乾燥部の縦断面図である。
【図３】は、図２に示すスピン乾燥部が備える同軸ファンの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。図１は、本発明に係る基板処理装置の概略構成例を示す平面配置図である。図１に示す基板処理装置は、酸などの薬液（エッチング液）により基板に対してウェットエッチングを行うウェットエッチング部１と、純水などの洗浄液により基板に対して一次洗浄を行う一次洗浄部２と、純水などの洗浄液により基板に対して二次洗浄を行う二次洗浄部３と、基板に対してスピン乾燥を行うスピン乾燥部４と、基板を搬送する搬送機構５とを備えている。
【００２２】
洗浄部の個数は、２個に限定されることはなく、１個でも３個以上であっても構わない。但し、１個の場合は洗浄液の汚染が懸念され、３個以上の場合は洗浄部が占有するスペースが大きくなることや処理時間が長くなることが懸念されるので、２個にすることが望ましい。
【００２３】
搬送機構５は、ウェットエッチング部１、一次洗浄部２、二次洗浄部３、及びスピン乾燥部４それぞれに予め決められた順序で、基板ホルダにセットされた基板を基板ホルダごと搬送する。例えば、第１の動作モードでは、ウェットエッチング部１→一次洗浄部２→二次洗浄部３→スピン乾燥部４の順で搬送し、第２の動作モードでは、二次洗浄部３→スピン乾燥部４→ウェットエッチング部１→一次洗浄部２→二次洗浄部３→スピン乾燥部４の順で搬送し、第３の動作モードでは、二次洗浄部３→ウェットエッチング部１→一次洗浄部２→二次洗浄部３→スピン乾燥部４の順で搬送する。なお、図１においては、ウェットエッチング部１に基板を搬送しているときの位置状態を示している。
【００２４】
ウェットエッチング部１におけるウェットエッチング工程では、例えば、搬送機構５により搬送された基板ホルダが薬液の入っている容器内に設けられた揺動台にセットされることで当該工程が開始され、所定のスピードおよび所定のストロークで揺動台が揺動し、その後所定のエッチング時間が経過すると、搬送機構５により搬送された基板ホルダが薬液の入っている容器内に設けられた揺動台から取り外されることにより当該工程が終了する。なお、ウェットエッチング部１は、薬液を所定の温度範囲に維持する恒温機構を備えていることが望ましい。
【００２５】
一次洗浄部２における一次洗浄工程では、例えば、搬送機構５により一次洗浄部２に搬送された基板ホルダが、所定の時間、純水のシャワーで水洗される。
【００２６】
二次洗浄部３における二次洗浄工程では、例えば、搬送機構５により搬送された基板ホルダが純水の入っている容器内に設けられた揺動台にセットされることで当該工程が開始され、所定のスピードおよび所定のストロークで揺動台が揺動し、その後所定の洗浄時間が経過すると、搬送機構５により搬送された基板ホルダが純水の入っている容器内に設けられた揺動台から取り外されることにより当該工程が終了する。なお、二次洗浄部３は、薬液を所定の温度範囲に維持する恒温機構を備えていることが望ましい。
【００２７】
スピン乾燥部４での乾燥工程の例については後述する。
【００２８】
次に、本発明の特徴部分であるスピン乾燥部４の詳細について図２を参照して説明する。図２は、図１に示す基板処理装置が備えるスピン乾燥部４の縦断面図である。スピン乾燥部４は、ガス噴射部６と、回転台９と、スピンドルモータ１０と、第１の密閉部材１２と、第２の密閉部材１３と、同軸ファン１４とを備えている。
【００２９】
スピンドルモータ１０は、当該スピンドルモータの回転軸１１が垂直方向上方に伸びるように、第１の密閉部材１２及び第２の密閉部材１３によって形成される密閉空間内に配設される。スピンドルモータ１０の回転軸１１の上方部分は第１の密閉部材１２の貫通穴を貫通して上記密閉空間から突出しており、スピンドルモータ１０の回転軸１１の上方先端が回転台９の下面中央に接続されている。スピンドルモータ１０の回転軸１１の外径は第１の密閉部材１２の貫通穴の内径に対して僅かに小さくなっているので、スピンドルモータ１０の回転軸１１は回転自在であり、尚かつ、第１の密閉部材１２及び第２の密閉部材１３によって形成される密閉空間の密閉が実質的に保たれる。これにより、回転台９は垂直軸周りに回転可能になっており、尚かつ、スピンドルモータ１０は汚染雰囲気に曝されない。
【００３０】
基板ホルダ８にセットされた基板７は基板ホルダ８ごと回転台９に保持される。したがって、回転台９が垂直軸周りに回転することで基板７も垂直軸周りに回転する。なお、基板７の中央も回転台９の中央と同様に、スピンドルモータ１０の回転軸１１と同軸上にある。
【００３１】
スピン乾燥部４は、スピンドルモータ１０の回転駆動により、基板７を高速回転（例えば２０００回転／分）させて、基板表面に付着している洗浄液を回転によって生じた遠心力によって振り飛ばして乾燥を行う。
【００３２】
ここで、基板７の中央では基板７が回転しても遠心力が生じず、基板７の中央周辺部では基板７の回転によって生じる遠心力が小さい。このため、スピン乾燥部４では、ガス噴射部６が、基板７の中央及びその周辺部に窒素ガスを吹き付け、基板７の中央及びその周辺部に付着している洗浄液を基板７のラジアル方向外側に押し出すようにしている。これにより、基板７の中央及びその周辺部も十分に乾燥させることができる。なお、ガス噴射部６は、ガス噴射方向の微調整が行える機構であることが望ましい。
【００３３】
また、スピン乾燥部４では、上部からクリーンエアーが導入されている。これは、例えば、クリーンエアー供給管の開口端をスピン乾燥部４の上部に配置することで実現することができる。クリーンエアーは、クリーンルーム内の空調気流（ダウンフロー）を、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタなどのフィルタでさらに浄化したものである。スピン乾燥部４では、上述した上部からのクリーンエアー導入により、ウェットエッチング部１（図１参照）の汚染雰囲気（蒸発した薬液が含まれている雰囲気）が混入することを抑制している。
【００３４】
さらに、スピン乾燥部４では、スピンドルモータ１０の回転軸１１の上方部分に同軸ファン１４が取り付けられている。同軸ファン１４はスピンドルモータ１０の回転軸１１と同軸である。同軸ファン１４の斜視図を図３に示す。
【００３５】
組立てや分解を容易にする観点から、同軸ファン１４は、他の部品と共に、ボルトにて回転軸１１に共締め固定されている。なお、同軸ファン１４の回転軸１１への取り付け方法は、上記の共締め固定に限定されるものではなく、例えば、１）同軸ファン１４、回転軸１１双方にキー溝加工を施し、回転軸１１にはめられた同軸ファン１４を平行キーやテーパキーのキーで固定する方法、２）同軸ファン１４に回転軸１１を圧入する方法、３）同軸ファン１４、回転軸１１双方に逆ネジ加工を施し、同軸ファン１４を回転軸１１にネジ固定する方法、４）同軸ファン１４を回転軸１１に溶接固定する方法、５）同軸ファン１４を二つの分割部品で構成し、回転軸１１に同軸ファン１４の二つの分割部品を挟み込むようにして装着し、二つの分割部品同士をボルト固定する方法、等であってもよい。
【００３６】
同軸ファン１４は、スピンドルモータ１０の回転駆動によって回転し、垂直方向下方に向かう気流を形成する。すなわち、同軸ファン１４を設けることにより、新たな駆動源を設けることなく、垂直方向下方に向かう気流を形成することができる。
【００３７】
これにより、基板のスピン乾燥中に基板から飛散した液滴がスピン乾燥部４の側壁に衝突してミスト状になることを低減し、また、ミスト状になった液滴が垂直方向下方に向かう気流にのるため、スピン乾燥部４の雰囲気の清浄度が向上し、基板表面に再付着し難くなる。したがって、同軸ファン１４を設けることにより、スピン乾燥部４でのスピン乾燥工程における基板の化学的変化を低減することができる。
【００３８】
なお、同軸ファン１４の形状は、図２及び図３に示す形状に限定されることはなく、スピンドルモータ１０の回転駆動によって回転し、垂直方向下方に向かう気流を形成するものであればよい。
【００３９】
基板のスピン乾燥中に基板から飛散した液滴やミスト状になった液滴は、垂直方向下方に向かう気流にのって第１の密閉部材１２に到達する。第１の密閉部材１２は、基板７のラジアル方向内側からラジアル方向外側に向かって垂直方向上方から垂直方向下方に傾斜する斜面部を有している。第１の密閉部材１２に到達した液滴やミスト状になった液滴は、当該斜面部をつたい、当該斜面部の端部からスピン乾燥部４の下方に滴下する。上記のような斜面部を設けることにより、第１の密閉部材１２に到達した液滴やミスト状になった液滴の排出がスムーズになり、スピン乾燥部４の雰囲気の清浄度がより一層向上する。当該斜面部の端部から滴下した液滴をスピン乾燥部４外に排出するために、スピン乾燥部４の下方に排液部を設けることが望ましい。
【００４０】
乾燥部４における乾燥工程では、例えば、搬送機構５により搬送された基板ホルダが回転台にセットされることで当該工程が開始され、回転台９が回転を開始し、所定の回転数で回転し、その後所定の乾燥時間が経過すると回転を停止する。回転台９が回転している間、同軸ファン１４の回転により、垂直方向下方に向かう気流が形成される。そして、ガス噴射部６による基板７の中央及びその周辺部への窒素ガスの吹き付けは、回転台９の回転開始と同時に開始され、最初の十数秒のみ行われる。回転台９の回転停止後、搬送機構５により搬送された基板ホルダが回転台から取り外されることにより当該工程が終了する。
【００４１】
なお、上記の例以外に、回転台９の回転前からガス噴射部６による基板７の中央及びその周辺部への窒素ガスの吹き付けを行う実施形態や回転台９の回転中は常時ガス噴射部６による基板７の中央及びその周辺部への窒素ガスの吹き付けを行う実施形態であっても構わない。
【００４２】
また、ウェットエッチング部１の汚染雰囲気が混入することを十分に抑制する観点から、スピン乾燥部４の上部からのクリーンエアー導入は、図１に示す基板処理装置が稼動している間常時実施することが望ましい。すなわち、スピン乾燥部４の上部からのクリーンエアー導入は、乾燥工程中常時実施するだけでなく、乾燥工程前後においても実施することが望ましい。但し、乾燥部４における乾燥工程でのみ、或いは、乾燥部４における乾燥工程の一時期（例えば、回転台９の回転開始から十数秒が経過する期間）でのみスピン乾燥部４の上部からのクリーンエアー導入を実施しても、ウェットエッチング部１の汚染雰囲気が混入することを抑制する効果はあるので、乾燥部４における乾燥工程でのみ、或いは、乾燥部４における乾燥工程の一時期でのみスピン乾燥部４の上部からのクリーンエアー導入する実施形態であっても構わない。
【００４３】
上述の記載から明らかな通り、乾燥部４における乾燥工程では、スピン乾燥部４の上部からクリーンエアーが導入されるステップと、基板の中央及びその周辺部に窒素ガスを吹き付けるステップと、基板が回転するステップと、同軸ファン１４の回転により垂直方向下方に向かう気流を形成するステップとが存在する。各ステップは、乾燥工程中常時行われてもよく、乾燥工程の一時期でのみ行われてもよい。また、基板が回転するステップと、同軸ファン１４の回転により垂直方向下方に向かう気流を形成するステップとは時間的に重畳して行われるが、それ以外の組み合わせにおいても各ステップが相互に時間的に重畳して行われてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  ウェットエッチング部
２  一次洗浄部
３  二次洗浄部
４  スピン乾燥部
５  搬送機構
６  ガス噴射部
７  基板
８  基板ホルダ
９  回転台
１０  スピンドルモータ
１１  スピンドルモータの回転軸
１２  第１の密閉部材
１３  第２の密閉部材
１４  同軸ファン
【図１】
2010219418.tif 000003
【図２】
2010219418.tif 000004
【図３】
2010219418.tif 000005